ABS防抱死制動系統(tǒng),發(fā)動機燃油點火電子控制系統(tǒng),GPS全球定位系統(tǒng)等電子設備的正??煽抗ぷ鞫急仨氈匾晫﹄姶偶嫒菁夹g的設計和研究,可以從傳統(tǒng)的汽車電器(諸如起動機、刮水電動機、閃光器、空調(diào)啟動器、燃油泵等)入手進行探討,交流發(fā)電機電纜的連接和間歇切斷也是產(chǎn)生較大功率電磁輻射的干擾源,只是其它設備對其工作可靠性的影響較那些小功率高頻段的電子設備為小?,F(xiàn)在,交流發(fā)電機的調(diào)節(jié)器與電子點火系統(tǒng)一樣,已經(jīng)設計成集成模塊化結構,同樣面臨抗干擾的問題。
電磁干擾的來源、傳播途徑及檢測
(一)電磁干擾的來源
汽車電器設備受到的電磁干擾的來源常分為3種:周圍高壓變電所輸電線、大功率無線電發(fā)射基站、行駛中相距較近的汽車、雷電、太陽黑子輻射的車外電磁干擾;由于行駛時車體與空氣高速摩擦,在車體上形成不均勻分布的靜電而產(chǎn)生的車體靜電干擾;點火系統(tǒng)產(chǎn)生的車內(nèi)電磁干擾等高頻輻射干擾。電動機電刷換向火花的電磁輻射,起動機電磁開關和各種開關工作時放電干擾等,都是汽車電器設備電磁干擾的來源。
(二)電磁干擾的分類及傳播
電磁干擾(EMI)按頻段可粗略劃分為:0.02~2kHz,諧波干擾;2~300kHz,傳導干擾或載頻干擾;0.3~300MHz,射頻干擾;0.3~300GHz,微波干擾。
從干擾的途徑來分,0~300kHz并存著傳導干擾和交變電磁場引起的近場感應干擾;射頻和微波干擾都是遠場的輻射干擾。當設備和導線的長度比波長短時,主要的問題是傳導干擾;當它們的尺寸比波長長時,主要的問題是輻射干擾。
(三)3 類干擾分述如下
a.傳導干擾是通過電路連接的導體傳播,共電源線,共搭鐵線。圖1為傳導干擾的電路原理圖。
根據(jù)電子電工學知識可得各電器的工作電壓為:
式中:R??電源線電阻;
r??搭鐵線電阻;
U??支路電壓;
I??支路電流。
可見一個電器電流的變化會影響其它電器電壓變化,引起干擾。降低電器間相互干擾,必須減小R、r和I。
b.感應干擾由各類電器、導線的交變電磁場引起,下面從電場耦合干擾和磁場耦合干擾來敘述其原理。圖2、圖3分別表示其電路原理圖
分析圖2,則導線2上干擾電壓U2為:
式中:C12??兩導線間電容;
C20??導線2搭鐵電容;
R??回路電阻;
U1、I1??導線1的電壓、電流。
減小U2,應從降低C12和R或增大C20入手,即增大導線間距離或改變電器導線間介電參數(shù)。
磁感應干擾與兩回路長度L1、L2,導線間距離b相關。由圖3可知
式中:
μ0??真空導磁率;M12??兩回路間互感。
降低U2,在于增大b和減小回路面積來減小M12,或減低電壓變化率。
c.輻射干擾是射頻的無線電發(fā)射通過導線電纜和金屬構件這些等效的天線進行發(fā)射干擾,因而線束的輻射干擾是最嚴重的一種。由描述電磁波的Maxwell方程可知,減小射頻電磁場的強度,要減小高頻電流I、輻射的有效長度L或增大距離b。
(四)電磁干擾的檢測
汽車電路系統(tǒng)由蓄電池和整流的交流發(fā)電機作為核心電源,車體作為共用搭鐵,各個電器裝置并聯(lián)其上。相連的線束造成電器間彼此傳導干擾;相鄰的導線間會有感應干擾;因為天線效應,不相鄰導體間又存在著輻射干擾。因而電磁干擾綜合著3種途徑,覆蓋較寬的干擾頻率。
應用頻譜分析儀進行電磁兼容性分析研究,檢測電磁干擾直觀且可以定量。它是一種30~1000MHz窄帶掃頻接收機,能在某一時刻接收某個頻率范圍內(nèi)的能量,記錄下不同頻段內(nèi)干擾的幅值。缺點是對于時間很短頻譜范圍很寬,如靜電放電這一類瞬態(tài)的脈沖干擾,不能寬頻段全貌反映實際干擾情況。常常只能數(shù)臺同時啟用進行觀測分析。
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